Keď človek príde o končatinu, jeho najdôležitejším snom je opäť cítiť ruku alebo nohu. A nielen cítiť, ale vykonávať s končatinou všetky dostupné pohyby pred zranením alebo chorobou: vezmite si šálku, zašnurujte topánky, choďte s oporou na oboch nohách. Bionická protéza alebo komplexné zariadenie, ktoré zachytáva nervové impulzy, vám umožňuje vrátiť stratené príležitosti.
Ako vznikla inteligentná protetika?
Prototyp „živých“protéz vymysleli a opísali spisovatelia sci-fi. Práve v ich dielach boli ruky, nohy, oči a srdcia stratené v bitkách nahradené mechanickými pomocníkmi, ktorí fungujú lepšie ako živé orgány. Najznámejším príkladom je Cameronov Terminátor, ktorý mal iba vzhľad osoby.
Málokto vie, že prototyp moderných protéz pochádza z 19. storočia, keď sa do drevenej nohy vložila kovová guľa, aby sa spodná časť mohla pohybovať. Ale v 20. storočí boli tieto primitívne zariadenia nahradené bionickou protézou, ktorá vznikla na priesečníku niekoľkých vied: medicíny, inžinierstva, bioniky a elektroniky.
Vedci z rôznych krajín spochybňujú prvenstvo v tejto veci, ale fakty sú také, že prvýFunkčná bionická protéza ramena bola predstavená na ortopedickej výstave v nemeckom meste Lipsko v roku 2010. Za roky, ktoré uplynuli od tejto udalosti, sa na svete vyvinulo obrovské množstvo protetických rúk, paží, chodidiel, nôh a dokonca aj psích labiek.
Čo je bionika?
Toto je celá veda, ktorá študuje divokú prírodu a možnosti prenosu princípov práce živých bytostí do priemyselných analógov. Inžinieri odkukávajú nápady z prírody a stelesňujú ich do svojich zariadení a štruktúr. V tomto zmysle sú bionické protézy len kvapkou v mori. Takže suchý zips, ktorý pozná každý, len kopíruje spôsob, akým sa semená lopúcha pohybujú. Prísavky sa požičiavajú z pijavíc. Pri navrhovaní ponoriek si vzali za vzor dážďovku - všetky jej „oddelenia“sú autonómne. Neuveriteľne odolná kovová prelamovaná konštrukcia veží Ostankino a Eiffel je mnohonásobne zväčšená kópia ľudskej rúrkovej kosti. Kovová tkanina, ktorá každého tak obdivuje, je kópiou štruktúry kostného tkaniva, spája v sebe silu a flexibilitu.
Aj výšková budova, v ktorej žijú naraz také rozdielne rodiny, je odpísaná z plástu. Myšlienka života rôznych ľudí v „bunkách“pod jednou strechou so spoločnou komunikáciou kopíruje spôsob života včelstva.
Bionické inkarnácie sa nachádzajú v mnohých predmetoch okolo nás: pneumatiky áut, lietadlá, sledovacie kamery, člny a najbežnejšie kĺbové spojenia.
Ako funguje jednoduchá bionická protéza?
Po úraze alebo počas choroby je končatina amputovaná. Zostávajúci pahýľ pozostáva z mnohýchtkanivá: koža, svaly, kosti, cievy a nervy. Počas operácie chirurg privedie zvyšný motorický nerv k zvyšnému veľkému svalu. Po zahojení operačnej rany môže nerv prenášať motorický signál. Tento signál prijíma snímač namontovaný na protéze. V procese vnímania nervového impulzu je zapojený zložitý počítačový program.
Preto môže bionická protéza vykonávať iba úkony, ktoré sú predpísané v tomto programe: vziať lyžicu, vidličku alebo loptičku, stlačiť kláves a podobne. V porovnaní s absenciou končatiny je možnosť aj obmedzeného počtu pohybov obrovským zlepšením. Ani tie najlepšie a najpokročilejšie bionické protézy však ešte nedokážu vykonávať všetky tie malé a presné pohyby, ktorých je schopná živá končatina.
Ako prechádza nervový impulz z mozgu do protézy?
Ak chcete pochopiť, ako fungujú bionické protézy, musíte si zapamätať normálnu ľudskú fyziológiu.
Pohyby, ktoré počas dňa robíme opakovane, sa nazývajú automatické. Vstávanie, chodenie na toaletu, umývanie, čistenie zubov, obliekanie – to všetko v nás nevyvoláva žiadne myšlienky. Telo robí všetko, čo potrebuje, akoby samo. Ale v skutočnosti je začiatok akéhokoľvek pohybu myšlienka. To znamená, že si najskôr myslíme: treba si umyť zuby, uvariť kávu, obliecť sa. Mozog vysiela signály do svalov, ktoré sa podieľajú na tomto pohybe. Sval sa môže stiahnuť alebo uvoľniť iba na signál z mozgu. Ale proces prebieha tak rýchlo a hladko, že si nestihneme uvedomiť, čo sa deje. ATV prípade protézy je všetko komplikovanejšie: najprv sa pohybový signál načíta elektródou umiestnenou vedľa nervu privedeného do svalu a následne sa odošle do procesora vo vnútri protézy. Tento proces je tiež pomerne rýchly, ale rýchlosť vykonávania akcií je stále nižšia ako u živých končatín.
Umelé ľudské "časti"
Odkedy bola predstavená prvá bionická protéza, veda prešla dlhú cestu. Ak boli prvé modely objemné, vyžadovali spínače a mohli vykonávať len tie najjednoduchšie pohyby, potom sa moderné modely len ťažko dajú nazvať protézami. Ide o elegantné kúsky techniky, ktoré vyzerajú, akoby vystúpili z futuristického filmového plátna.
Protéza je úplne podobná zdravej ruke, dokáže písať, držať príbor, volant auta alebo slepačie vajce. Pre dokonalosť pohybov sa niekedy používajú vlastné tkanivá človeka z iných častí tela - napríklad z nôh.
Nápady z budúcnosti
Inžinieri a vedci sú vo svojich fantáziách nezastaviteľní. Vedci tak dokonca dokázali „obísť“poškodenú sietnicu oka a obraz prostredia preniesli priamo do zrakového nervu. Osoba, ktorá je slepá v dôsledku zranenia, so zachovaním zrakového nervu sa môže spoľahnúť, že znova uvidí známe tváre alebo krásny východ slnka.
Už existujú zariadenia, ktoré zlepšujú funkciu mozgu. Napríklad paralýzu tremoru alebo Parkinsonovu chorobu možno liečiť implantovanou elektródou.
Ľuďom, ktorí sa stali imobilnými v dôsledkuparalýza implantujú elektródy priamo do mozgu, aby mohli ovládať umelé ruky a nohy. Pre človeka, ktorý je úplne odkázaný na druhých, je možnosť samoobsluhy neopísateľnou radosťou.
Prejednáva sa otázka čipov implantovaných pod kožu, ktoré môžu nahradiť kľúče, bankovú kartu a občiansky preukaz súčasne.
Čo máme?
Najznámejším podnikom vyrábajúcim bionické protézy v Rusku je Moskovské protetické a rehabilitačné centrum. Tu sa protézy skladajú z modulov, používajú sa výrobky z Nemecka, Islandu a Ruska.
Protéza každého človeka má individuálne vlastnosti. Toto je úroveň amputácie, hmotnosti a výšky a povolania, rysy chôdze a malých pohybov, vek. Používa sa veľa samoučiacich sa modulov. Protéze sa neprispôsobuje len človek, ale aj protéza človeku. Samoučiaci sa modul vybavený vstavanou umelou inteligenciou si pamätá vlastnosti chôdze a trasu pohybu. Modul sa „učí“nielen na šírku kroku a zaťaženie končatiny, ale pamätá si aj počet a výšku krokov, výmoľov a jám na ceste. Moduly replikujú činnosti mozgu pri príprave kroku alebo iného pohybu.
Koľko stojí „živá“protéza?
Náklady na bionickú protetiku sú stále vysoké av zložitých prípadoch môžu dosiahnuť milióny rubľov. Návrat do plnohodnotného života je však z materiálneho hľadiska ťažko hodnotiteľný. V skutočnosti je inštalácia bionických protéz jediný spôsob, ako sa postihnutý človek môže vrátiť do normáluživot: budovať a realizovať plány, podporovať rodinu, dosahovať kariérne výšky.
Najdôležitejšie je vrátiť sa do komunity zdravých, sebestačných ľudí. Ľudia so „živými“protézami naďalej vedú normálny život, tancujú a dokonca dostávajú športové ocenenia. To znamená, že protéza sa stáva natoľko súčasťou človeka, že je ťažké rozlíšiť činnosť živých svalov od ich bionických náprotivkov.
Protetika: fázy vývoja
V porovnaní s konvenčnou bionickou protetickou rukou – skutočný prielom. V nedávnej dobe mohol človek, ktorý prišiel o ruku, počítať len s dvoma možnosťami: medzi lakťovou kosťou a polomerom sa vytvorila kožná chlopňa, aby sa človek mohol chytiť veľkých predmetov, alebo sa na pahýľ pripevnil hák. Obe boli nepohodlné a neestetické. Dnes už aj tvorba pahýľa pre budúcu protézu začína na operačnej sále. Od prvých dní pooperačného obdobia pracuje s obeťou protetik, ktorý pomáha vybrať najlepšiu kombináciu častí. Pahýľ je vytvorený a vyškolený a časti budúcej protézy sú maximálne prispôsobené zostávajúcim možnostiam. Jemná silikónová manžeta so zabudovanými čipmi prichádza do kontaktu s pokožkou. Od moderných protéz nevznikajú žiadne odreniny. Program pre každý produkt sa vyvíja individuálne v závislosti od toho, čo človek robí. Úlohou je obnoviť funkciu čo najviac.
Pomoc zdravotne postihnutým
Osoba, ktorá prišla o končatinu, sa musí bezpodmienečne podrobiť lekárskej a sociálnej prehliadke. Súčasne so založením skupinyzdravotného postihnutia sa pre každého vyvíja program sociálnej rehabilitácie. Rehabilitácia zahŕňa predovšetkým použitie technických prostriedkov, ktoré prispievajú k návratu človeka do práce. Všetky bionické protézy končatín sú zaradené do povinného zoznamu takýchto technických prostriedkov. Osoba má na výber: v rámci rehabilitačného programu dostane hotový výrobok alebo si ho kúpi sám s následným obdržaním peňažnej kompenzácie. Výška kompenzácie sa vypočíta na základe priemerných nákladov na podobné protetické výrobky.
Na čom vývojári pracujú?
Moderné bionické protetické ruky dokonale vykonávajú jemné pohyby, no človek z nich nezískava vnemy, na ktoré je zvyknutý. Protéza teda môže človeka pohladiť po vlasoch, no nemôžete cítiť teplo pokožky hlavy a hebkosť vlasov. Vedci teraz pracujú na odstránení tohto nedostatku. Špecialisti sa už naučili spájať kosti titánom a spájať senzory pohybov a pocitov priamo so živým nervom. Bionická ruka tak úplne nahrádza živú a človek dostáva hmatové vnemy, o ktoré je dlhé roky ukrátený. Priame spojenie nervov a svalov s technickým zariadením výrazne zvyšuje rýchlosť pohybu a približuje ho k prirodzenému.
Z akých častí pozostáva bionická noha?
Moderná bionická protéza nohy obsahuje niekoľko povinných prvkov, ako napríklad:
- silikónová manžeta so vstavanými senzormi;
- podpora - titánová tyč v tvarepalička;
- kĺbový modul s mikromotormi a procesorom;
- jednotka umelej inteligencie, ktorá spracováva všetky prichádzajúce signály.
Najnovšie modely protéz od popredných nemeckých spoločností majú špeciálny povlak, ktorý je veľmi podobný koži. Syntetická koža má dvojaký účel: chráni detaily protézy pred vlhkosťou a plní kozmetickú funkciu. Svoju potiahnutú protézu môžete nechať nasadenú, sprchovať sa s ňou a prechádzať sa cez kaluže.
Trocha fantázie
Dnes s nami žije na jednej planéte niekoľko ľudí, ktorí majú 2 a dokonca 3 bionické protézy súčasne. Vynájdená syntetická koža, ktorá mení tuhosť. Exoskeletony boli vynájdené, aby pomohli paralyzovaným ľuďom chodiť. Vyvinuté produkty ovládané silou myšlienky. Prebiehajú experimenty na rast nervov v mikrokanálikoch. Teoreticky nie je ďaleko deň, kedy bude možné narásť nerv potrebnej dĺžky. Vedci sa snažia zmazať hranicu medzi divou prírodou a technickým zariadením. Počet pohybov vykonávaných bionickými protézami sa neustále zvyšuje a tým aj ich zložitosť.
Toto všetko dáva veľkú nádej, že človek bude silnejší ako choroba.
Protetické končatiny sa stávajú rutinnou procedúrou, ktorá vracia človeka späť do normálu. Snáď príde deň, keď bude možné nahradiť akúkoľvek časť ľudského tela umelou. Aspoň tomu naozaj chcem veriť.
